1 Jahr energieautarkes Haus in Freiberg

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1 1 Jahr energieautarkes Haus in Freiberg 1. Dezember 2014, Freiberg Bauen und Sanieren für die Zukunft SAENA, Sächsische Energieagentur GmbH Referent Prof. Dipl.-Ing. Timo Leukefeld 1

2 Womit beschäftige ich mich? Sonnenhäuser Deutscher Solarpreis 2006 energieautarke Gebäude Deutscher Solarpreis 2011 intelligente Eigenversorgung mit Wärme, Strom und Mobilität aus der Sonne (Neubau, Altbau, MFH, Gewerbe) Speichervernetzung (Wärme und Strom) Vorlesung energieautarke Gebäude an der TU Bergakademie Freiberg und BA Glauchau Medienarbeit: z.b. ZDF Die Wärmemacher unabhängig sein: Lüftung, Kühlung und Wasser gesunde Innenraumluft Verständlichkeit der Sprache stärkt Wettbewerbsfähigkeit Vorträge / Forschung / Beratung Bauherren, Banken, Bausparkassen, Wohnungswirtschaft, Politik und Energieversorger 2

3 Gebäude im Wandel der Zeit intelligente EIGENVERSORGUNG mit Wärme, Strom und Mobilität aus der Sonne gestern: heute: Energieverbraucher (Wärme + Strom) Ziel => Verbrauch reduzieren Energieverbraucher (Wärme + Strom) Energieerzeuger (Strom aus der Sonne) Plusenergiehaus bzw. Effizienzhaus plus Ziel => Überschussenergie erzeugen, Einnahmen generieren morgen: 3 Energieerzeuger (Wärme + Strom aus der Sonne) Energiespeicher (Wärme + Strom) beides vernetzt mit Energieversorgern Energieverbraucher (Wärme + Strom + Mobilität) Ziel => Speicherproblem lösen, Vernetzung, Eigenversorgung, Unabhängigkeit, Altersvorsorge

4 2019/2020 Niedrigstenergiehaus/klimaneutrales Gebäude für Neubauten Pflicht Effizienzhaus Plus mit E-Mobilität (Plusenergiehaus) mit Blick auf die Europäischen Anforderungen 2019/2020 produziert über die Jahresbilanz mehr Energie als es verbraucht. Primärenergiejahresbilanz > 0 Endenergiejahresbilanz > 0 Die Sonne liefert zwar viel mehr Energie als die Menschen verbrauchen, aber zur falschen Zeit am falschen Ort. Quelle: Georg Dasch 4

5 Der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie Solarthermie - Sonnenwärme Eigennutzung Einsparung (Kaufkraft steigt) - steuerfrei & Photovoltaik Sonnenstrom Renditeobjekt Einnahme (Kaufkraft sinkt) zu versteuern 5

6 Das Haus der Zukunft HEIZEN mit Photovoltaik Strom und Luftwärmepumpe? Überlappen Angebot und Nachfrage? ca. 80 % Solarstromerzeugung im Sommer ca. 80 % Stromverbrauch Wärmepumpe im Winter Ist Strom zum Heizen wirtschaftlich speicherbar? Kosten: Langzeitwärmspeicher /kwh, Stromspeicher: /kwh Welche Technologie ist im Winterhalbjahr effizienter? Effizienz Solarthermie zur Photovoltaik Strom zu Wärme Verhältnis Luft Wärmepumpe (Arbeitszahl) 1:3, Solarthermie 1:150 solare Deckung PV beim Heizen mit Strom? Geringe solare Deckung wegen Antizyklus (Angebot und Nachfrage) und fehlender (wirtschaftlicher) Möglichkeiten Strom längere Zeit zu speichern. 6

7 Boom der Luftwärmepumpen: EnEV 2016 Primärenergiefaktor Strom von 2,4 auf 1,8 Ende 2012: Marktanteil 67% Marktanteil Wirkung auf Temperatursensitivität Wärmepumpen-Bestand des 1978 Strommarktes bis 2011? (Temperatursensitivität: Stromlaststeigerung pro Kelvin sinkender Außentemperatur) Wärmepumpen bringen eine zusätzliche Last im Winter Wasser das erfordert zusätzliche fossile Kraftwerke, die nur zwei Monate im Winter laufen sehr teurer Strom Konsequenz im Winter: vom Sondertarif zum Straftarif? Tarif für Wärmepumpen an einem Beispiel ,42 ct/kwh ,49 ct/kwh ,29 ct/kwh 0 geteilt durch Arbeitszahl WP = Wärmepeis pro kwh Luft Sole 7

8 Typisches Plusenergiehaus Antizyklus: Stromverbrauch/Photovoltaikertrag im Jahresverlauf eigene solare Elektromobilität nur von April bis Oktober (7 Monate) möglich Phänomen: saisonale Illusion Messung: KfW 55 Haus 160 m² 8 KW Photovoltaik + Luftwärmepumpe als Plusenergiehauskonzept mit optimiertem Haushaltsstromverbrauch Standort: Hannover 8

9 Typisches Sonnenhaus (Solarthermie) mit PV Anlage passender: Stromverbrauch/Photovoltaikertrag im Jahresverlauf eigene solare Elektromobilität von Februar bis November (10 Monate) möglich KfW 55 Haus 160 m² 8 KWp PV Solarthermie mit Biomasse als Sonnenhauskonzept mit optimiertem Haushaltsstromverbrauch, Standort Hannover 9

10 Standard Plusenergiehaus in Freiberg 2012 Kombination Photovoltaik mit Luftwärmepumpe ohne Akku netzgekoppelt solare Deckung 11 % (1 WE) 2011, Wohnfläche ca. 170 m², KfW Effizienzhaus 70, 2 EW 2 Ki, 45 Dachneigung, 5 Südabw., Luftwämepumpe 4,1 KW, Kombispeicher 400 l mit 2 E Heizstäben, Stückholzkamin ohne WÜ, PV Anlage 7,98 ohne Akku, 2012: Ertrag PV kwh/a, Eigenverbrauch 616 kwh, Stromverbrauch Haus 1931 kwh/a, Stromverbrauch Wärmepumpe kwh/a 10

11 Das Prinzip vom Sonnenhaus gut gedämmtes Gebäude mit optimierter Sonnenenergienutzung Großflächige thermische Solarkollektoren auf dem Dach und ein großzügig dimensionierter Langzeitwärmespeicher im Gebäudeinneren sind die wesentlichen Merkmale eines Sonnenhauses. Baustandard Sonnenhaus in Deutschland: Dämmstandard EnEV 2014 minus 30 % Primärenergiebedarf < 15 kwh/m²a solarer Deckungsgrad Hz + WW > 50% 11

12 Inszenierung des Speichers im Wohnraum Bilder: Sonnenhaus-Institut Der klassische, meist über zwei Stockwerke reichende, ummauerte Tankzylinder wird als prägendes Gestaltungselement der Architektur inszeniert oder kaum wahrnehmbar in den Grundriss integriert. 12

13 Einbringung Großspeicher 9 m³ in Freiberg 8. Mai

14 Sonnenhaus Lorenz Kumhausen Baujahr Wohnfläche 170 m² - Baukosten inkl. Keller und Garage solare Deckung WW + Heizung 77 % Brennstoffbedarf: 1,5 Raummeter Holz/Jahr Heizenergiebedarf: 33 kwh/m²a Primärenergiebedarf: 14 kwh/m²a Solarthermie: 68 m² (45 ) Solarspeicher: 11 m³ Bildquelle: Sonnenhaus Institut 14

15 Besucherzentrum im Bayerischen Wald Baujahr 2000 / Nutzfläche 763 m² - solare Deckung WW + Heizung 100 % Heizwärmebedarf: 11 kwh/m²a Primärenergiebedarf: 7,5 kwh/m²a Solarthermie: 110 m² (40 ) Solarspeicher: 21 m³ Photovoltaik: 2 x 4,8 kwp Verbindung zum Nahwärmenetz, um Überschüsse einzuspeisen Bildquelle: Sonnenhaus Institut 15

16 Das erste 100% solar beheizte Mehrfamilienhaus Europas Baujahr Wohnfläche 1200 m² - Baukosten solare Deckung WW + Heizung 100 % Heizwärmebedarf: <10 kwh/m²a Primärenergiebedarf: 4 kwh/m²a Solarthermie: 276 m² (45 ) Solarspeicher: 205 m³ Bildquelle: 16

17 12/2013 bereits Sonnenhäuser in Deutschland Primärenergiebedarf Quelle: Sonnenhaus Institut e.v. 17

18 Wandel statt Wende! Modern heizen mit Solarthermie Sicherheit im Wandel der Energiewende Buchneuerscheinung Oktober 2014: Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie DGS Verlag Solare Zukunft 18

19 Das erste energieautarke Haus Europas intelligente Eigenversorgung mit Wärme, Strom und Mobilität aus der Sonne Entwicklung durch Projektgruppe energieautarkes Haus Leiter Prof. Dipl.-Ing.Timo Leukefeld 19

20 Denkansatz: energieautarkes Haus zur Altersvorsorge Was sagen Zukunftsforscher zur Altersvorsorge? Modell Einnahmen verliert an Bedeutung Warum? Energiekosten, Inflation und Besteuerung steigen Modell Einsparungen gewinnt an Bedeutung 20

21 Ausgaben im Alter Gesundheit Miete Heizkosten Stromkosten Mobilität Reisen Essen Bildung. Vor welchen Ausgaben kann ich mich in einem Haus der Zukunft schützen? 21

22 Eckdaten Das EnergieAutarkeHaus - beheizte Wohnfläche: 161 m² (Gebäudenutzfläche nach EnEV 240 m²) - Wärmebedarf Heizung: 41,4 kwh/m²a (7.900 kwh/a) - Wand: 42 cm monolithische Ziegelwand - Primärenergiebedarf: U-Wert 0,18 W/m²K, Lambda 0,08 W/mK 7 kwh/m²a ca. 90 % unter EnEV 2014!! ca. 80 % unter dem Standard Passiv- oder Plusenergiehaus!! - Stromverbrauch: < kwh/a - intelligente Steuerung: Energietechnik (Wärme und Strom) - intelligente Produkte: Bodenbelag, Wandfarbe, Lüftung mit Halbautomatik cradle to cradle Enttechnisierung 22

23 12. Juni 2013 hoher Besuch am Bau Bundesumweltminister Altmaier und Ministerpräsident Tillich Bautagebuch blog.timoleukefeld.de 23

24 Eckdaten vom energieautarken Haus intelligente Eigenversorgung mit Wärme, Strom und Mobilität aus der Sonne Wärmekonzept (Sonnenhaus): Stromkonzept: Haus als E-Tankstelle: - Fußbodenheizung - Photovoltaik 8,4 kw (58 m²) - PKW, Mofa, Fahrrad Bauer2-9 m³ Solarspeicher - Akku 58 kwh - 46 m² Kollektorfläche (45 ) - Volldeckung möglich - solare Deckung in Freiberg % - 25 KW Kaminofen (Holzvergaser) mit Wärmeübertrager 24

25 Erfahrungen aus dem Leben in einem energieautarken Haus Wetterfühligkeit kommt vor allem beim Duschen Holzheizen macht Spaß Wärmeverbrauch noch nicht bewertbar (Winterausfall, Wände trocknen, gekauftes Holz) Stromverbrauch kwh/a ist bei Vollausstattung möglich (5 Personen, BUS, Brunnen inkl.) auffällig: Wasserkocher, Gefrierschrank, BUS System (trotzdem vergleichsweise sparsam), Heiztechnik, Kommunikation Tagesverbräuche Strom schwanken zwischen nicht da mit 2 und 9 kwh am WE (5,75 kwh/d) Fensterlüftung funktioniert sehr gut: mit Miefampel Elektroauto erst seit Mitte Oktober 2014 genutzt (TU Bergakademie Freiberg und envia) Ziel: Einsparung von jährlich etwa Euro für Heizung, Strom und Mobilität im Vergleich zum Haus Sabrina nebenan keinerlei Einschränkungen beim wohnen UND: man ist selten allein (Besucher) 25

26 Holzverbrauch von Haus Leukefeld (Wohnhaus mit 5 Personen) Weichholz 183,56 kg rund 0,57 rm Hartholz 809,68 kg rund 1,70 rm Summe 2,27 rm Haus Riedel (gewerbliche Nutzung) Weichholz 47,13 kg rund 0,15 rm Hartholz 675,50 kg rund 1,43 rm Summe 1,58 rm 26

27 Wichtige Schritte auf dem Weg zur zukünftigen solaren Eigenversorgung in Ein- und Mehrfamilienhäusern (Alt- und Neubau) Wärmebedarf senken und Speichermassen einbringen Stromverbrauch senken (vor allem im Winter): - vermeiden Strom in Wärme zu wandeln (Wärmepumpe, E Heizstab, E Boiler) - Waschmaschine, Geschirrspüler und Wäschetrockner an das Warmwasser anschließen - Standby Verbrauch reduzieren - LED Lichtkonzept - halbautomatische bzw. dezentrale Fensterlüftung - Rohrsystem Heizung und Solar mit geringen Widerständen konzipieren Solarwärme erzeugen und speichern (Langzeit) vernetzt Solarstrom erzeugen, gleich verbrauchen (Überschüsse kurzzeitig speichern) vernetzt intelligente Steuerung, Monitoring und Visualisierung der Energietechnik enttechnisieren wo möglich Wärme, Strom und Mobilität im Gesamtkomplex denken 27

28 Neue Wege im Umgang mit Energie solare Versorgung als Standard im Gebäudebereich: Wärme, Strom und Mobilität oder blödes Sparen? Zusammenhang: EIGENNUTZUNG von Sonnenenergie mit: - > Lebensqualität - > Altersvorsorge 28

29 2014 VitalSonnenhausPro / erstes energieautarkes Gebäude Österreichs (Projekt der Bauhütte Leitl-Werke GmbH, Bauherr: Baumeister Boris Maier) Wohnfläche: 141 m² Mauerwerk: monolithisch U-Wert 0,15 W/m²K Heizwärmebedarf: 27 kwh/m²a 64m² Solarthermie mit 6 m³ Speicher 6 kwp Photovoltaik mit 19 kwh Akku Pelletofen mit Stirlingmotor Nächste Projekte 29

30 Das Wohnen der Zukunft: Wohnen, Heizung, Strom, Mobilität Bildquelle:

31 Danke, Ihr Danke, Ihr 31